在核辐射突发事件发生时，核污染可通过水、空气等媒介进行传播，残留时
间长且难以完全消除，不仅会对人类生命、健康造成直接伤害，而且会对周遭的
上壤、水源和空气造成严重的污染，进而对国家或地区的食品安全形成巨大威胁。
加强核事故区域食品放射性检测是确保人员健康、保持社会稳定、防止恐慌性食
品抢购、防止人员恐慌性迁徙的重要工作。
针对上述问题，本文在已有的研究基础上，依托科技部重大仪器专项，围绕
核与辐射突发事件后，受污染食品的丫放射性活度检测为核心，开展了丫能谱测
量和活度计算的研究，设计了核应急食品放射性污染探测系统。本文主要研究内
容及成果如下:
1}结合丫能谱的测量原理，深入研究丫射线探测、核信号采集、能谱成形、
能谱传输、能谱分析、能量和效率刻度和活度计算等关键技术，提出了一体化的
设计方案，设计了核应急食品放射性污染探测系统。
2)设计了丫能谱测量的硬件电路，选用探测效率高、能量分辨率较好、使
用方便的碘化钠探测器对受污染食品发出的丫射线进行探测，经过前置放大，信
号调理，程控放大和抗混叠滤波后，经高速ADC进行采样，采用XILINX公司
的Spartan 3E系列FPGA作为主控芯片，SPI总线方式进行通信，完成了对核信
号的采集和传输。其中，对FPGA进行内部硬件电路开发，设计了信号采集电路、
数字化脉冲峰值甄别电路、能谱成形电路、SPI读写控制电路、通信控制电路，
实现了核脉冲信号到能谱的处理。
3)设计了丫活度计算的硬件和软件，采用基于专为要求高性能、低成本、
低功耗的嵌入式应用专门设计的ARM Cortex-M3内核的STM32F103VCT6作为
主控芯片。制订了STM32和FPGA的通信协议，实现了STM32和FPGA的通
信、能谱数据的实时传输。PC经串口从STM32读取谱数据，然后向STM32写
入能量刻度值和效率刻度值。将从FPGA读取的能谱数据经过谱光滑模块、峰值
提取及峰边界确定模块、核素识别模块、净峰面积及活度计算模块后，将活度在
TFT320240的液晶屏上显示。
4)系统测试，对前置放大器、主放大器和程控放大器等各级信号调理电路
的模拟核信号进行测试，验证各级模拟电路是否正常工作。通过ChipScopePro
逻辑分析仪实时显示ADC采集的核脉冲信号、脉冲峰值甄别模块输出的脉冲峰
值信号、能谱成形模块的谱数据，保证了FPGA内部硬件电路的稳定性。STM32
从FPGA读取的能谱数据进行液晶显示，确保通信模块正常工作。在此基础上开
展实验研究，对Cs-137放射源进行测量，表明系统能够用于核应急食品放射性
污染的探测。
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